一种基于配合煤镜质组反射率分布的配煤方法与流程

本发明涉及配煤炼焦
技术领域：
，更进一步涉及一种基于配合煤镜质组反射率分布的配煤方法。
背景技术：
：不同的炼焦煤，结焦性能指标差异较大，现能单独进行炼焦的优质焦煤和肥煤贮存量少，价格高，且肥煤的硫含量较高，不能满足低成本生产优质冶金焦要求。为扩大炼焦煤源、改善冶金焦综合质量，配煤炼焦就可很好发挥不同品种炼焦煤特性，为实现低成本高质量冶金焦生产创造条件。配煤炼焦是在结合焦炉炭化室炉料堆比重、炉料结焦速率等焦炉特性等基础上，为满足高炉对冶金焦质量的综合要求，将不同牌号或类别的煤种按一定重量的比例配合装入焦炉炭化室炉内炼焦，以实现资源合理利用的配煤方法。目前国内配煤炼焦为满足高炉对冶金焦质量高标准要求，主要措施和问题如下：一是通过40kg～300kg试验焦炉对单煤种、配合煤开展试验研究，在同配比下，查找试验焦炉与工业焦炉生产冶金焦质量的差异性，配加优质的炼焦煤，查找到相对较合理配煤比；此方式存在配煤成本高、焦炭质量波动大和配煤方案制定耗时长、效率低、及时性差等问题，导致炼焦煤综合利用效率低，配煤方案制定效率低。二是按国标对烟煤划分标准的类别采购炼焦煤源：1.国标对煤资源划分为无烟煤、烟煤和褐煤三大类，炼焦用煤主要用烟煤，烟煤分类标准主要采用挥发分vdaf、粘结指数g、胶质层厚度y和收缩b值四个指标，相对较简单，难以有效准确区分属同一牌号、结焦差异性较大的煤种，无法做到科学配煤。2.炼焦用烟煤分成贫煤、贫瘦煤、瘦煤(瘦焦煤)、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤和长烟煤，共12大类，计24个牌号煤种，但实际配煤过程中，主要配加焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤优质煤源，低变质程度煤和高变质程度配比低，无法做到低成本配煤。3.现有炼焦用烟煤划分标准，无法对混煤进行有效区分，存在煤工分指标符合标准，实际是由多煤种混合而成，其结焦差异性较大，难以有效区分同一牌号煤的结焦差异性。三是利用炼焦用烟煤分类标准进行配煤，重点考虑的灰分ad、挥发分vdaf、粘结指数g、胶质层厚度y和全硫st.d四个指标，仅适合各炼焦煤源为单一品种，稳定供应煤矿点的煤，即质量稳定受控的资源，但难以适应混煤、矿点变动时煤质波动大时的配煤要求。四是近年来，国内公布的相关岩相配煤方法，主要存在配煤过程复杂、低变质程度煤和高变质程度煤配比低、适应单一煤种、冶金焦质量不高等某种缺陷。对于本领域的技术人员来说，如何低成本高质量实现冶金焦控制下快捷高效配煤，是目前需要解决的技术问题。技术实现要素：本发明提供一种基于配合煤镜质组反射率分布的配煤方法，能够低成本高质量实现冶金焦控制下快捷高效配煤，具体方案如下：一种基于配合煤镜质组反射率分布的配煤方法，包括：构建炼焦用烟煤数据库，包括依据烟煤的煤质核心指标和结焦性核心指标构建煤种性能数据库、以及依据镜质组反射率rran分布、活性物和活惰比构建烟煤的煤种岩相数据库；快捷配煤原则制定，包括通过使烟煤的结焦性核心指标满足设定范围构建高质量冶金焦炭指标；并从不同品种烟煤的结焦互补性、反射率互补性和相对经济性煤种三个维度进行评估，选择性价比高的煤种实现低成本构建；配合煤质量指标预测体系，包括通过烟煤的所述煤质核心指标进行煤质工分核心指标预测、以及通过烟煤的所述煤种岩相数据库构建直方图进行拟合曲线预测；配煤比方案制定，分别判断配合煤的煤质核心指标、以及配合煤的镜质组反射率拟合曲线是否满足要求，若均满足要求则完成配煤。可选地，煤质核心指标包括挥发份vdaf、粘结指数g和胶质层最大厚度y；结焦性核心指标采用试验焦炉，构建反应后强度csr和抗碎强度m40的数据库。可选地，炼焦用品种镜质组反射率rran在0～2.35段分布，按九个区段进行统计，并根据各区段的占比确定和各区段类别煤种的名称，细化各品种中具体的煤种和占比。可选地，所述镜质组反射率rran分布根据下表构建数据库：可选地，所述通过使烟煤的结焦性核心指标满足设定范围构建高质量冶金焦炭指标，包括：所述反应后强度csr和所述抗碎强度m40满足：csr≥66.5％，m40≥91.5％。可选地，所述从不同品种烟煤的结焦互补性、反射率互补性和相对经济性煤种三个维度进行评估，选择性价比高的煤种实现低配合煤成本构建；其中所述结焦互补性的判定依据是，按单品种烟煤炼焦后的所述焦炭反应后强度csr和所述抗碎强度m40值进行归类划分，按下表将属于相同的划分等级的可规划为一类：指标单位一等指标二等指标三等指标四等指标csr％≥6565～6060～55＜55m40％≥7065～7060～65＜60可选地，优先满足所述焦炭反应后强度csr指标，其次为所述抗碎强度m40指标；相邻等级类别间的差异性按90％～95％进行换算。可选地，所述煤质工分核心指标预测，包括：采用加合性进行预测所述挥发份vdaf，采用加合性初测或构建预测公式预测所述粘结指数g和所述胶质层最大厚度y；受捣固焦炉和顶装焦炉炉料堆比重影响，配合煤的所述粘结指数g值预测公式分别为：捣固配合煤g＝(∑某煤种重量占比％×对应g)×1.43-33.5；顶装配合煤g＝(∑某煤种重量占比％×对应g)×1.46-34.0。可选地，所述判断配合煤的煤质核心指标，包括：捣固焦炉配合煤28％≤挥发份vdaf≤31％，顶装焦炉挥发份vdaf≤28.5％；捣固焦炉配合煤75≤粘结指数g≤80，顶装焦炉配合煤77≤粘结指数g≤82；捣固焦炉配合煤12mm≤胶质层最大厚度y≤16mm，顶装焦炉配合煤14mm≤胶质层最大厚度y≤18mm。可选地，配合煤镜质组反射率rran在0.90～1.53区段占比满足：捣固焦炉配合煤控制范围约45％，顶装焦炉配合煤控制范围约50％。可选地，配合煤镜质组反射率rran按下表配比：可选地，配合煤的镜质组反射率rran拟合曲线最高峰处≥1.0，标准差≥1.5，凹口个数≤1个；配合煤的镜质组反射率rran的标准差满足：捣固≤0.35，顶装≤0.30；配合煤镜质组反射率rran平均值控制范围满足：捣固≥0.85；顶装≥0.95；配合煤镜质组平均最大反射率rmax平均值控制范围满足：捣固≥0.95；顶装≥1.05；配合煤活性物占比满足：40％≤捣固≤55％，45％≤顶装≤60％；配合煤活惰比占比满足：0.70≤捣固≤1.25，0.80≤顶装≤1.35。本发明提供一种基于配合煤镜质组反射率分布的配煤方法，构建炼焦用烟煤数据库包括依据烟煤的煤质核心指标和结焦性核心指标构建煤种性能数据库、以及依据镜质组反射率rran分布、活性物和活惰比构建煤种岩相数据库；快捷配煤原则制定包括通过使烟煤的结焦性核心指标满足设定范围构建高质量冶金焦炭指标；并从不同品种烟煤的结焦互补性、反射率互补性和相对经济性煤种三个维度进行评估，选择性价比高的煤种实现低成本构建；质量指标预测体系包括通过烟煤的煤质核心指标进行煤质工分核心指标预测、以及通过煤种岩相数据库构建直方图进行拟合曲线预测；分别判断配合煤的煤质核心指标、以及配合煤的镜质组反射率拟合曲线是否满足要求，若均满足要求则完成配煤。本发明的配煤方法利用烟煤数据库和岩相数据库，通过煤岩分段确定煤种类别，利用具体参数的模拟控制，实现精准配煤和快速模拟配煤，减少配合方案工业试验频次和配合煤检测频次。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明提供的基于配合煤镜质组反射率分布的配煤方法的流程图；图2为构建炼焦用烟煤数据库的参数关系图；图3为快捷配煤原则制定的参数关系图；图4为配合煤质量指标预测体系的参数关系图；图5a为配煤比方案制定的参数关系图；图5b为配合煤核心指标符合性审核的参数关系图；图6为配煤比方案pdca循环优化流程图。具体实施方式本发明的核心在于提供一种基于配合煤镜质组反射率分布的配煤方法，能够低成本高质量实现冶金焦控制下快捷高效配煤。为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的基于配合煤镜质组反射率分布的配煤方法进行详细的介绍说明。如图1所示，为本发明提供的基于配合煤镜质组反射率分布的配煤方法的流程图；具体包括以下步骤：s1、构建炼焦用烟煤数据库，包括依据烟煤的煤质核心指标和结焦性核心指标构建煤种性能数据库、以及依据镜质组反射率rran分布、活性物和活惰比构建烟煤的煤种岩相数据库。本步骤是针对单个煤种的数据所制定的相应数据库，其中煤种性能数据库包括煤质核心指标和结焦性核心指标这两类指标；煤种岩相数据库包括镜质组反射率rran分布、活性物和活惰比这三类指标。s2、快捷配煤原则制定，包括通过使烟煤的结焦性核心指标满足设定范围构建高质量冶金焦炭指标；并从不同品种烟煤的结焦互补性、反射率互补性和相对经济性煤种三个维度进行评估，选择性价比高的煤种实现低成本构建。高质量冶金焦炭指标是使烟煤的结焦性核心指标满足设定范围，在此基础之上，通过不同品种烟煤的结焦互补性、反射率互补性和相对经济性煤种三个维度进行评估，从不同的煤种中选择出低成本的配煤组合，选择出低成本的配合煤。s3、配合煤质量指标预测体系，包括通过烟煤的煤质核心指标进行煤质工分核心指标预测、以及通过烟煤的煤种岩相数据库构建直方图进行拟合曲线预测。此步骤通过单个烟煤煤种的指标预测配合煤方案整体的指标是否满足初步的要求。s4、配煤比方案制定，分别判断配合煤的煤质核心指标、以及配合煤的镜质组反射率拟合曲线是否满足要求，若均满足要求则完成配煤。此步骤通过由单煤种配合形成的配合煤的指标进行测试判断，当配合煤的煤质核心指标和镜质组反射率达到要求时，确定最终的配煤方案；若配合煤的煤质核心指标和镜质组反射率两者中任何一项未达到要求，则需要重新调整配煤方案，直到两者均满足要求。以上步骤的相关内容是一个循环的整体，需有机结合，方可实现低成本高质量焦炭生产，并根据煤种质量的变化，快速高效的配煤。本发明的配煤方法利用烟煤数据库和岩相数据库，通过煤岩分段确定煤种类别，利用具体参数的模拟控制，不同品种的烟煤得以均衡使用，实现精准配煤和快速模拟配煤，减少配合方案工业试验频次和配合煤检测频次，具有更高的经济效益。如图2所示，为构建炼焦用烟煤数据库的参数关系图，在上述方案的基础上，本发明中烟煤的煤质核心指标包括挥发份vdaf、粘结指数g和胶质层最大厚度y；按供应煤的品种进行化验，为预测配合煤煤质核心指标提供数据支撑。结焦性核心指标包括反应后强度csr和抗碎强度m40，对供应的煤按品名单独组织炼焦，采用40kg、200kg或300kg试验焦炉，构建反应后强度csr和抗碎强度m40的数据库，为预测配合煤炼焦焦炭质量提供数据支撑。具体地，炼焦用的烟煤品种镜质组反射率rran在0～2.35段分布，按九个区段进行统计，并根据各区段的占比确定和各区段类别煤种的名称，细化各品种中具体的煤种和占比，为配合煤中各区段的占比提供数据支撑。更进一步，烟煤的镜质组反射率rran分布根据下表构建数据库：表1煤种与镜质组反射率对应范围值如图3所示，为快捷配煤原则制定的参数关系图；结焦性核心指标包括热强度的反应后强度csr和冷强度的抗碎强度m40，构建高质量冶金焦炭指标以反应后强度csr和抗碎强度m40为核心指标，依据高炉高效冶炼为标准，上述步骤s2中通过使烟煤的结焦性核心指标满足设定范围构建高质量冶金焦炭指标具体包括：反应后强度csr和抗碎强度m40满足：csr≥66.5％，m40≥91.5％。在保障上述反应后强度csr和抗碎强度m40的核心指标后，上述步骤s2中从不同品种烟煤的结焦互补性、反射率互补性和相对经济性煤种三个维度进行评估，选择性价比高的煤种实现低配合煤成本构建；其中结焦互补性的判定依据是，按单品种烟煤炼焦后的焦炭反应后强度csr和抗碎强度m40值进行归类划分，按下表将属于相同的划分等级的可规划为一类：表2单煤种炼焦后的结焦性指标等级分类标准指标单位一等指标二等指标三等指标四等指标csr％≥6565～6060～55＜55m40％≥7065～7060～65＜60具体地，在考虑煤种替换过程中，优先满足焦炭反应后强度csr指标，其次为抗碎强度m40指标。划分为同一等级的指标在配煤时可以相互替代，但指标划分类别有差异的，则需按指标的差异性进行互补性配比调整，相邻等级类别间的差异性按90％～95％进行换算，例如二等指标替代一等指标，则按二等指标只能替代一等指标的90％～95％进行配比调整。如某a烟煤的配比为20％，其m40为判定一等指标，如需用b烟煤进行替代，其m40判定为二等指标，则配比最高只能为18％～19％，核减的配比由其它煤种进行互补性调整。反射率互补性指标：在同价格下，按反射率互补原则，按表1标准，优先选择镜质组反射率rran在0.9～1.53区段，且含量高的煤种。镜质组反射率rran在0.9～1.53区段，可细化划分0.9～1.13、1.13～1.53区段，为保障配合煤反射率的连续性，如rran在重要的0.9～1.13、1.13～1.53区段内占比有缺失的，则需弥补该区段的煤种。进一步的，如某c烟煤镜质组反射率在0.9～1.13和1.13～1.53区段均有分布，某d烟煤镜质组反射率仅在0.9～1.13或1.13～1.53区段存在，按反射率互补的原则，为保障配合煤反射率的连续性，则优先选择c烟煤。如图4所示，为配合煤质量指标预测体系的参数关系图；上述步骤s3中，煤质工分核心指标预测，包括：配合煤vdaf、g值和y值三个核心指标的预测，利用步骤s1中煤质核心指标，配合煤采用加合性进行预测挥发份vdaf，采用加合性初测或构建预测公式预测粘结指数g和胶质层最大厚度y；进一步，受捣固焦炉和顶装焦炉炉料堆比重影响，配合煤的粘结指数g值预测公式分别为：捣固配合煤g＝(∑某煤种重量占比％×对应g)×1.43-33.5；顶装配合煤g＝(∑某煤种重量占比％×对应g)×1.46-34.0。同理，也有类似的y值预测公式。上述步骤s3中通过烟煤的煤种岩相数据库构建直方图进行拟合曲线预测，利用步骤s1中各煤的岩相数据库构建直方图，并通过直方图构建拟合曲线，其拟合曲线为负偏态即可。进一步的，利用煤种岩相数据库，按各煤在镜质组反射率rran在0～2.35段的分布占比，按重量占比测算方式，计算配合煤镜质组反射率rran在各段的占比，配合煤镜质组在某段的反射率占比％＝∑煤种重量占比％×某段的反射率占比％。进一步的，预测配合煤镜质组反射率rran各段反射率占比后，可构建直方图，并利用占比直方图可构建拟合曲线，拟合曲线负偏态分布(最高峰分布在偏右侧，最高对应的rran≥1.0，曲线的标准差≥1.5)即可判定初步满足要求。如图5a所示，为配煤比方案制定的参数关系图，图5b为配合煤核心指标符合性审核参数关系图；步骤s4中判断配合煤的煤质核心指标的符合性，包括配合煤vdaf、g值和y值三个核心指标，为保障焦炭冷热强度指标，结合捣固焦炉和顶装焦炉堆比重的差异性，对配合煤vdaf、g值和y值有差异性的控制要求。配合煤vdaf指标是影响焦炭成焦率和焦炭块度的核心指标，综合捣固焦炉堆比重高和顶装焦炉堆比重相对较低的影响，捣固焦炉对配合煤vdaf控制更严，通常要求：捣固焦炉配合煤：28％≤挥发份vdaf≤31％，顶装焦炉配合煤：挥发份vdaf≤28.5％。配合煤粘结指数g是表征配合煤活性物质与惰性物质相互融合能力的核心指标，g值越高相对粘结能力越强，焦炭块度相对较高，焦炭质量相对较好。在保障焦炭质量的前提下，综合低成本考虑，通常要求：捣固焦炉配合煤：75≤粘结指数g≤80，顶装焦炉配合煤：77≤粘结指数g≤82。配合煤胶质层最大厚度y是表征炼焦过程中胶质体数量的多少，通常越高焦炭质量越好。从保障配合煤各物质充分粘结能力的基础上，考虑成本因素，为满足焦炭质量标准，通常要求：捣固焦炉配合煤：12mm≤胶质层最大厚度y≤16mm，顶装焦炉配合煤：14mm≤胶质层最大厚度y≤18mm。配合煤镜质组反射率rran在0.90～1.53区段占比要求特别重要，上述步骤s4中配合煤的镜质组反射率拟合曲线是否满足要求，应保证配合煤镜质组反射率rran在0.90～1.53区段占比满足：捣固焦炉配合煤控制范围约45％，顶装焦炉配合煤控制范围约50％。更进一步，为满足在低成本生产高质量焦炭要求，需利用各煤种的互补性，增加煤种使用范围，配合煤镜质组反射率rran在0～2.35段间的分布占比分布中，配合煤镜质组反射率rran按下表配比：表3配合煤镜质组反射率rran分布占比％配合煤的镜质组反射率rran在0～2.35段占比直方图构建的拟合曲线负偏态分布，其拟合曲线最高峰处≥1.0，标准差≥1.5，凹口个数≤1个；配合煤的镜质组反射率rran的标准差满足：捣固≤0.35，顶装≤0.30；配合煤镜质组反射率rran平均值控制范围满足：捣固≥0.85；顶装≥0.95；配合煤镜质组平均最大反射率rmax平均值控制范围满足：捣固≥0.95；顶装≥1.05；配合煤活性物占比满足：40％≤捣固≤55％，45％≤顶装≤60％；配合煤活惰比占比满足：0.70≤捣固≤1.25，0.80≤顶装≤1.35。如图6所示，为配煤比方案pdca循环优化流程图；pdca循环指计划(plan)、执行(do)、检查(check)、处理(act)的质量管理方法，根据上述提供的过程按pdca循环优化配煤，包括配煤比循环优化、配合煤质量核心指标循环优化、配合煤镜质组反射率在0～2.35段间的分布占比和配合煤岩相核心指标循环优化共四个部分，通过pdca循环配煤，实现快速高效的配煤。本发明全面综合阐述了所需控制的各指标及范围，但为快速高效的配煤，首先满足配煤要素中核心控制要点，具体见表4；在满足表4的前提下，其余指标的参考控制范围，具体见表5。表4基于配合煤镜质组反射率分布图及其拟合曲线负偏态分布的配煤方法核心控制要素表5基于配合煤镜质组反射率分布图及其拟合曲线负偏态分布的配煤方法参考控制要素本发明基于焦炭质量csr≥66.5％、m40≥91.5％前提下，适用于大容积捣固焦炉和顶装焦炉；煤种类别按镜质组反射率区分，未按常规工分指标划分，更加科学；从配合煤核心参数和岩相核心参数控制入手，保障了焦炭质量要求；综合考虑岩相参数辅助指标，更利于煤种推广，能实现低成本高质量焦炭生产，能快捷高效配煤。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12